Organometalliyhdisteet ovat metalliatomin sisältäviä orgaanisia yhdisteitä, joissa metalli on sitoutunut hiileen. Tyypillisiä organometalliyhdisteitä ovat Grignardin reagenssit ja organolitiumyhdisteet. Myös mm. hemoglobiinin hemi on organometalliyhdiste. Ympäristömyrkkyinä organometalliyhdisteet ovat ongelmallisia, koska ne tavallaan kerääntyvät eliöihin niiden omaa rakennetta muistuttaen, kuten tetraetyylilyijy ja metyylielohopea. Yleisimmin näissä myrkyissä on elohopeaa, lyijyä, tinaa tai arseenia.